Мфтериалы Второго Международного Конгресса. Цветные металлы

Подождите немного. Документ загружается.

360

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, г. Красноярск • Раздел IV • Производство благородных металлов

Выводы

1. Для утилизации золотосодержащих техногенных отходов предложен вариант

бифторидной технологии. Присутствующие в первичном материале составные компонен-

ты, осложняющие процесс извлечения золота в конечный продукт при гравитационном

и флотационном обогащении, фторируются гидродифторидом аммония с образованием

фторометаллатов аммония, отделенные за счет различной летучести или растворимости

в виде широко используемых в производстве продуктов.

2. Обогащение золотосодержащих концентратов гидродифторидом аммония по пред-

ложенной технологической схеме дает возможность эффективно концентрировать тон-

кодисперсное золото. Эти разработки открывают пути для создания ресурсосберегающей

технологической схемы утилизации техногенного сырья.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема извлечения

тонкодисперсного золота из техногенных продуктов

ЛИТЕРАТУРА

1. Литвинцев B. C. Состояние и развитие технологий и горного оборудования для

освоения россыпных месторождений благородных металлов//Горный информационно-

аналитический бюллетень. Изд-во: Горная книга. 2009. С. 359–366.

2. Мельниченко Е. И. Фторидная переработка редкометальных руд Дальнего Восто-

ка. Владивосток: Дальнаука. 2002. 268 с.

3. Патент РФ № 2120487. Способ переработки золотосодержащего сырья//Мель-

ниченко Е. И., Моисеенко В. Г., Сергиенко В. И., Эпов Д. Г., Римкевич B. C., Крысенко Г. Ф.

1996.

4. Раков Э. Г. Фториды аммония: Итоги науки и техники. Неорганическая химия. 15.

М.: ВИНИТИ, 1988. 154 с.

РАЗДЕЛ V

ПРОИЗВОДСТВО

ГЛИНОЗЕМА

ВТОРОЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНГРЕСС «ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ – 2010», 2–4 СЕНТЯБРЯ, РОССИЯ, Г. КРАСНОЯРСК

362

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

В ближайшие годы Лондонская биржа металлов (LME) намерена ужесточить требо-

вания к качеству продукции алюминиевых и глиноземных предприятий и осуществить за-

мену марки алюминия Р – 1020 (99,7 % Al (масс.)) на марку Р – 0610 (99,84 % (масс.) Al).

Для соответствия марке Р – 0610 необходимо снизить содержание кремния

от < 0,105 % (масс.) до < 0,065 % (масс.) и железа от < 0,205 % (масс.) до < 0,105 % (масс.).

Для достижения указанных показателей содержание SiO

в металлургическом глиноземе

должно составить менее 0,017 %, а Fe

– менее 0,010 % (масс.) [1].

Основным источником поступления оксидов кремния и железа в состав алюминия

является глинозем. Примесный состав глинозема оказывает существенное влияние на ка-

чество получаемого алюминия и технологию электролиза алюминия, снижая технико-

экономические показатели производства.

Вовлечение в переработку бокситов Краснооктябрьского месторождения с повы-

шенным содержанием примесей, в частности диоксида кремния и соединений железа,

вызывают ряд проблем и осложнений в технологии разложения алюминатных раство-

ров и получении высококачественного глинозема. В этой связи проблема повышения

степени обескремнивания и достижения необходимых концентраций перед процессом

разложения является особо актуальной. Вопрос влияния SiO

и его модификаций на про-

цесс осаждения гидроксида алюминия и гранулометрическую характеристику представ-

ляет теоретический и практический интерес, и решение данного вопроса является одним

из путей решения проблемы качества глинозема.

Определенные трудности возникают в определении равновесной концентрации

оксида кремния в алюминатных растворах, полученных из бокситов с различным содер-

жанием каолинита, в процессе разложения. Изучению поведения кремнезема в процессе

декомпозиции алюминатных растворов посвящен ряд исследований [2, 3]. В исследова-

ниях Л.П. Ни, Л.Г. Романова и В.Д. Пономарева утверждается, что степень загрязнения

продукционного гидроксида алюминия определяется глубиной обескремнивания алю-

минатного раствора. Однако в условиях производственной декомпозиции наблюдается

иная картина, кремниевый модуль алюминатного раствора не всегда определяет каче-

ство гидроксида алюминия по содержанию оксида кремния.

Нами проведены исследования по определению поведения кремнезема в процессе

декомпозиции алюминатных растворов, полученных при переработке боксита с различ-

ным содержанием каолинита.

Для исследований использованы исходные продукты:

•

алюминатный раствор от выщелачивания исходного боксита, содержащего 20 %

каолинита, состав раствора приведен в таблице 1;

•

алюминатный раствор от выщелачивания боксита, предварительно отмытого от ка-

олинитовой составляющей, содержащего 14 % каолинита, состав раствора приве-

ден в таблице 1;

•

цеховой гидроксид алюминия для затравки, примесный состав приведен

в таблице 2.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КАОЛИНИТА

НА РАЗЛОЖЕНИЕ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ

А.Т. Ибрагимов

, Г.К. Абикенова

, Е.А. Тастанов

АО «Алюминий Казахстана», г. Павлодар, Республика Казахстан

АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения»,

г. Алматы, Республика Казахстан

363

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

Таблица 1

Химический состав алюминатных растворов

№* Концентрация, г/дм

Кремниевый

модуль, ед

Аl

Nа

ку

Nа

кб

SiO

–

FeO Cорг

***

1 127,5 121,9 19,2 0,400 4,6 37,3 0,0172 0,0122 2,44 319

2 125,2 119,2 20,1 0,447 5,1 36,4 0,0140 0,0100 2,50 280

Примечания: №*1 – алюминатный раствор от выщелачивания исходного боксита;

№*2 – алюминатный раствор от выщелачивания отмытого (каменистая фракция)

боксита;

– соединения серы в пересчете на SO

2 –

;

Cорг

***

– органические вещества в пересчете на С;

Каустический модуль обоих растворов – 1,57 единиц.

Таблица 2

Примесный состав затравочного гидроксида алюминия

Наименование пробы Содержание, % (масс.) Дисперсный состав, мкм

OFe

SiO

+63 -10 -32 -45

Гидроксид алюминия 0,34 0,015 0,014 17,0 3,7 33,9 59,2

Условия и методика проведения экспериметов

Условия декомпозиции выбраны применительно к производственным условиям: за-

травочное отношение – 2,0; время – 40 ч, температура снижалась от 62 до 52

С на 1

С че-

рез каждые 4 часа. С каждым раствором проводили по 5 параллельных опытов.

Опыты по декомпозиции алюминатных растворов проводили в термостатирован-

ной ванне емкостью, в которой зафиксировано два стакана. Температура поддержива-

лась с помощью термостата VT-20. Перемешивание пульпы осуществлялось постоянно

механическими мешалками. В каждый стакан заливали по 700 мл раствора, нагревали

до 62

С, по мере достижения температуры при перемешивании подавали гидроксид

алюминия. После завершения декомпозиции пульпу фильтровали под вакуумом. Осадок

на фильтре тщательно промывали 1 дм

горячей воды, высушивали до воздушно-сухого

состояния. Жидкие фазы анализировали химическим методом на содержание основных

компонентов, а твердые фазы – химическим и спектральными методами.

Определены кинетические зависимости состава гидроксида алюминия во времени

(10, 20, 30 и 40 ч). Результаты иллюстрированы на рисунках 1, 2.

Рис. 1. Зависимость содержания SiO

гидроксида алюминия

от времени декомпозиции: 1 –кремниевый модуль раствора 319 ед.;

2 – кремниевый модуль раствора 280 ед.

Кинетические кривые рисунка 1 показывают, что в начальный период 10 и 20 часов

декомпозиции алюминатного раствора с кремниевым модулем 280 единиц кристаллизу-

ется гидроксид алюминия с низким содержанием SiO

Далее, по окончании процесса –

30 и 40 часов содержание SiO

в пробах гидроксида алюминия становится одинаковым,

364

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

т. е. из алюминатного раствора с кремниевым модулем 280 единиц некоторая часть диок-

сида кремния увлекается с вновь осажденным гидроксидом алюминия. Вследствие сни-

жения концентрации оксида алюминия в жидкой фазе гидратной пульпы, являющего-

ся результатом кристаллизации нового гидроксида алюминия, наблюдается понижение

кремниевого модуля алюминатных растворов (табл. 3).

Таблица 3

Химический состав маточного раствора после разложения (40 ч)

№* Концентрация, г/дм

Кремниевый

модуль, ед.

Каустический

модуль, ед.

Аl

Nа

ку

SiO

1 66,8 127,4 0,400 0,0172 145 3,14

2 65,0 124,8 0,447 0,0140 134 3,16

Примечания: №

1 – алюминатный раствор от выщелачивания исходного боксита;

№

2 – алюминатный раствор от выщелачивания отмытого (каменистая фракция)

боксита.

Получено, что количество каолинита не оказывает заметного влияния на степень

разложения алюминатных растворов.

Характер кинетических кривых по изменению содержания Fe

в составе гидрокси-

да алюминия (рис. 2) несколько отличается от кривых по содержанию в нем SiO

. В алю-

минатном растворе отмытого боксита содержание ниже Fe

на 0,0032 г/дм

, чем в рас-

творе исходного боксита и согласно этому, гидроксид алюминия выделяется чище, чем

из исходного боксита.

Рис. 2. Зависимость содержания Fe

гидроксида алюминия

от времени декомпозиции: 1 – кремниевый модуль раствора 319 ед.;

2 – кремниевый модуль раствора 280 ед.

Результаты лабораторных исследований показали, что в процессе декомпозиции

алюминатных растворов с кремниевыми модулями 280 и 319 единиц получены гидрокси-

ды алюминия идентичного состава по содержанию оксида кремния и железа.

В таблице 3 приведены средние результаты опытов.

Таблица 3

Средний примесный состав гидроксида алюминия,

полученного из алюминатных растворов

Наименование Содержание

каолинита, %

Кремниевый модуль

алюминатного

раствора, ед.

Состав полученного гидроксида

алюминия, %

SiO

Исходный боксит 20 319 0,015 0,016

Отмытый

боксит

14 280 0,014 0,015

365

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

Взаимодействие алюминатного и силикатного ионов объясняют следующим об-

разом [4]:

SiO

(OH)

+ AlO

–

– [SiAlO

(OH)

]

1+m

+ (2-m)OH

(1)

C увеличением концентрации оксида алюминия в растворе продолжается процесс

ступенчатого комплексообразования:

[SiAlO

(OH)

]

1+m

+ (n+1)AlO – [SiAlO

2(n+1)

(OH)

]

n+m

. (2)

Образовавшиеся комплексные анионы взаимодействуют с имеющимися в растворе

ионами натрия, что приводит к выделению гидроалюмосиликата натрия. Обескремни-

вание продолжается до тех пор, пока концентрация SiO

в растворе не снизится до вели-

чины, отвечающей растворимости образующегося при этом соединения. Поэтому при

недостаточной степени обескремнивания алюминатного раствора происходит дообе-

скремнивание, т. е. образование вторичных форм гидроалюмосиликата на переделе де-

композиции, что в свою очередь, влияет на качество получаемого гидроксида алюминия.

Однако результаты полученных нами исследований не согласуются с данным утвержде-

нием и указывают на различие структурного состава оксида кремния, находящегося в ис-

ходном алюминатном растворе и параметров его поведения в процессе разложения. Было

замечено, что различные по структуре формы оксида кремния в процессе декомпозиции

ведут себя по – разному, несмотря на незначительное содержание их в алюминатных рас-

творах. В данном случае механизм осаждения кремнезема в процессе разложения алюми-

натного раствора объясняется различием начальной концентрации SiO

в растворах при

выщелачивании, обескремнивании и скоростей растворения аморфного гидроалюмоси-

ликата натрия и выделения кристаллического алюмосиликата натрия из раствора.

Известно, что скорость растворения кремнеземсодержащего минерала влияет

на структуру и скорость кристаллизации гидроалюмосиликата натрия [5].

Исследованиями по влиянию каолинита на процессы выщелачивания и обескрем-

нивания нами установлена скорость растворения каолинита и скорость кристаллизации

гидроалюмосиликата натрия. Заметное снижение кремнезема в растворе от боксита

с высоким содержанием каолинита при обескремнивании свидетельствует о выделении

значительного количества гидроалюмосиликата натрия [6].

Исходя из результатов проведенных исследований, можно предположить, что в алю-

минатном растворе с кремниевым модулем 319 оксид кремния находится в виде микро-

скопических или субмикроскопических частиц гидроалюмосиликата натрия, не задер-

живаемых фильтровальным материалом на узле контрольной фильтрации, которые

в дальнейшем являются центрами кристаллизации для кремнеземсодержащих соедине-

ний и оксида алюминия в условиях декомпозиции. Для роста многочисленных зароды-

шей, образовавшихся на начальной стадии, возможно, не хватает кремнезема раствора,

это обусловливает высокую дисперсность кристаллов гидроалюмосиликата натрия. При-

сутствие мельчайших частиц силиката натрия в растворах кристаллооптическим и рент-

генофазовым методами не удалось установить ввиду их низкого содержания.

В случае удаления каолинита устанавливается равновесная концентрация оксида

кремния на низком уровне кремниевого модуля – 280 единиц, при этом следует предпо-

ложить, что остаточная часть диоксида кремния в составе алюминатного раствора при-

сутствует в виде растворенного силиката или метасиликата натрия.

Взаимосвязь между диоксидом кремния и оксидом алюминия объясняется идентич-

ным координационным числом по отношению кислороду, которое составляет 4 и 6. Также

Аl и Si имеют одинаковый атомный диаметр, поскольку Аl(ОН)

и Si(ОН)

геометрически

подобны, и это дает возможность гидроксиду алюминия вступать во взаимодействие с ио-

нами кремния с образованием гидроалюмосиликатов, имеющие отрицательные заряды.

Гидроалюмосиликат натрия, выделенный в условиях декомпозиции, отличается аморф-

ностью и состоит из агрегатов частиц коллоидной структуры. В процессе декомпозиции

с выделением гидроксида алюминия увеличивается содержание свободной щелочи. Сле-

довательно, в условиях высокой щелочности и в режиме постоянного перемешивания

гидратной пульпы коллоидная часть агрегата остается в растворе, т. е. увеличивается

растворимость натриевого гидроалюмосиликата. В условиях процесса разложения в диа-

пазоне температур 62–52

С растворимость гидроалюмосиликата натрия в щелочной

среде увеличивается, за счет того, что алюмосиликат содержит количество молей воды,

соответствующее кристаллической структуре. Структура алюмосиликата, имеющая без-

366

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

водную форму, или содержащая минимальное содержание воды, практически обратную

растворимость не имеет [5].

Наряду с кристаллизацией гидроксида алюминия, возможен и процесс взаимной ко-

агуляции оксида алюминия на поверхность коллоидного диоксида кремния, и диоксида

кремния на поверхность оксида алюминия. Значит, могут иметь место два совершенно

различных механизма выделения кремнезема и оксида алюминия в процессе разложе-

ния – коагуляционный и кристаллизационный.

Таким образом, на наш взгляд, состав гидроалюмосиликата, выделенного в условиях

декомпозиции отличается от гидроалюмосиликата, выделенного в условиях выщелачива-

ния и обескремнивания, величиной количества воды, соответствующей кристаллической

структуре и, соответственно, характеризуется аморфной и неустойчивой структурой.

Результаты исследований позволили установить активность кремниевых соединений

в алюминатном растворе, полученного из боксита с наибольшим содержанием каолини-

та. В случае декомпозиции из алюминатного раствора, полученного из боксита с низким

содержанием каолинита (кремниевый модуль алюминатного раствора – 280 единиц) был

выделен гидроксид алюминия, вполне соответствующий требованиям потребителей.

Выявленные закономерности влияния кремнезема на качество гидроксида алюми-

ния подтверждают активность каолинита боксита и указывают на необходимость конди-

ционирования боксита путем вывода каолинитовой составляющей в начале технологиче-

ского процесса Байера.

Таким образом, установлено влияние каолинита на показатели разложения алюми-

натных растворов. Отмывка каолинитовой составляющей боксита и ее удаление из цикла

Байера позволяет при низком значении кремниевого модуля – 280 единиц получить ги-

дроксид алюминия соответствующего состава, пригодного для производства первичного

алюминия с высокими технико-экономическими показателями. Нами установлены пред-

положительные закономерности выделения гидроалюмосиликата натрия и гидроксида

алюминия при предварительном удалении каолинитовой составляющей боксита. Пред-

ложен механизм кристаллизации гидроалюмосиликата на поверхности выделяемого ги-

дроксида алюминия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Финин Д. В., Кравченя М. А., Печерская Т. Д., Панов А. В. Современные требования

к качеству металлургического глинозема//Алюминий Сибири-2006: сб.науч.ст. – Красно-

ярск, 2006. – С. 247–249.

2. Романов Л. Г., Осипова Е. Ф., Джумабаев Б. Ш., Ни Л. П. Поведение кремнезема

в процессе декомпозиции алюминатных растворов./Новое в технологии выделения гли-

нозема из алюминатных растворов: сб. науч. тр. ИМиО АН Каз ССР. – Алма –Ата, 1970.

С-5–12.

3. Романов Л. Г., Ни Л. П., Осипова Е. Ф.О механизме влияния кремнезема на деком-

позицию алюминатных растворов./Новое в технологии выделения глинозема из алюми-

натных растворов: сб. науч. тр.ИМиО АН Каз ССР. – Алма –Ата, 1970. С – 13–22.

4. Певзнер И. З., Райзман В. Л. Автоклавные процессы в производстве глинозема. –

М.: Металлургия, 1983. – 127 с.

5. Кузнецов С. И., Деревянкин В. А. Физическая химия производства глинозема

по способу Байера. – М.: Металлургиздат, 1964. – 350 с.

6. Михайлова О. И., Ибрагимов А. Т., Тастанов Е. А. О влиянии каолинитовой состав-

ляющей бокситов на процессы глиноземного производства//Комплексное использова-

ние минерального сырья. 2009. № 6, С – 90–97.

367

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

Мировая алюминиевая промышленность полностью базируется на использовании

высококачественных бокситов, перерабатываемых наиболее простым и экономичным

способом Байера.

В отечественной алюминиевой промышленности в связи с ограниченными запаса-

ми высококачественных бокситов в широком масштабе перерабатывается небокситовое

глиноземсодержащее сырье – нефелины.

Доля глинозема из небокситового сырья составляет 40 %, в том числе пикалевского

глинозема ~8 %. Общий дефицит глинозема в России более 50 %, что очень опасно для

такой стратегически важной отрасли, как алюминиевая промышленность.

Впервые способ комплексной переработки нефелинов (кольского нефелинового

концентрата) был освоен в 1949 г. на Волховском алюминиевом заводе. За создание уни-

кальной безотходной технологии, не имеющей аналогов в мировой практике, авторский

коллектив (Строков Ф. Н., Талмуд И. Л., Захаржевский О. Н. и др.) был удостоен высшей

государственной награды – Ленинской премии за 1958 г. В крупном промышленном мас-

штабе технология комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов была

реализована на Пикалевском глиноземном комбинате (ПГК), где объемы производства

были увеличены по сравнению с Волховским алюминиевым заводом в 5 раз!

Нефелиновая технология непрерывно совершенствовалась. За создание и внедре-

ние автоматизированных систем в производстве глинозема и попутной продукции при

комплексной переработке нефелинов группе специалистов (Сизяков В. М. – научный ру-

ководитель, Бадальянц Х. А., Костин И. М., Левин М. В. и др.) в 1982 г. была присуждена

Премия Совета Министров СССР.

В 90-е годы прошлого века на ПГК решена научная проблема мирового уровня – до-

стигнуто глубокое химическое разделение несовместимых в производстве алюминия эле-

ментов Al (III) и Si (IV) – патент РФ № 1556525. Содержание SiO

снижено с 44 % в исходном

нефелине до 0,02 % в продукционном глиноземе (авторы: Сизяков В. М., Бадальянц Х. А.,

Костин И. М., Исаков Е. А.).

В постсоветский период ПГК всегда входил в 100 лучших предприятий России, входил

вплоть до известного пикалевского кризиса, когда для его разрешения пришлось вмеши-

ваться премьеру правительства РФ Путину В. В. Путин В. В. правильно определил причину

кризиса. Это раздел единого комбината на 3 самостоятельных предприятия – глинозем-

ное, химическое, цементное, – принадлежащих различным собственникам, плюс (цити-

рую Путина В. В.) «амбициозность, некомпетентность и жадность собственников» [1].

В настоящее время намечаются пути к преодолению кризиса. Вместе с преодоле-

нием «кризиса собственников» необходимо обеспечить эффективное движение вперед

по развитию технологии комплексной переработки нефелинов в целом.

лан модернизации ПГК, разработанный Санкт-Петербургским государственным гор-

ным институтом по заданию Оперативного штаба Путина В. В., включает 3 блока задач:

1) перевод печей спекания глиноземного производства и обжиговых печей по про-

изводству цемента с энергозатратного мокрого на энергосберегающий полусухой

способ работы;

2) внедрение ряда инновационных разработок на существующих переделах техноло-

гии комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов;

3) диверсификация производства – освоение новых высокотехнологичных процессов

с выпуском продукции с высокой добавленной стоимостью высшего качества.

Рассмотрим последовательно пути решения поставленных задач.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ

ПЕРЕРАБОТКИ КОЛЬСКИХ НЕФЕЛИНОВЫХ

КОНЦЕНТРАТОВ НА ПИКАЛЕВСКОМ

ГЛИНОЗЕМНОМ КОМБИНАТЕ

В.М. Сизяков

Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова

(технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия

368

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

1. Перевод технологии производства глинозема и цемента

на полусухой способ

Полусухой (сухой) способ известен из технологии производства портландцемента

классическим способом (глина + известняк).

Полусухой способ отличается от сухого только стадией подготовки шихты. В полу-

сухом способе шихта готовится мокрым способом, затем фильтруется и обрабатывается

во взвешенном состоянии в системе сухой термообработки. В сухом способе все компо-

ненты шихты сначала высушиваются, после чего обрабатываются так же, как и в полусу-

хом способе.

В устройстве непосредственно самих термических установок разницы в полусухом

и сухом способах нет.

производстве глинозема из нефелинов методом спекания в настоящее время приме-

няют вращающиеся печи для термической обработки шихт, приготовленных мокрым спосо-

бом. Недостатки этих печей состоят в низкой скорости термообработки, вызывающей боль-

шие габариты и стоимость оборудования, недостаточной ее равномерности, отражающейся

на качестве продукции и невысоком тепловом к. п. д., в частности из-за большого расхода

тепла на испарение влаги из шихты; напомним, что влажность шихты составляет 30 %.

Внешний вид установок мокрого и сухого способа показан на рисунке 1.

а б

Рис. 1. Внешний вид установок мокрого и сухого способа:

а – мокрый способ производства, печь

∅ 4×150 м;

б – сухой способ производства; печь

∅ 4×70 м

Развитие мировой техники спекания многокомпонентных шихт идет преимущественно

в направлении использования принципов их термообработки во взвешенном состоянии.

Полусухой способ в нефелиновой технологии ПГК содержит свое «ноу-хау». Здесь со-

четается способ мокрой шихтоподготовки с влажностью 30 %, фильтрация приготовленной

нефелино-известняковой шихты на мощных мембранных фильтрах под высоким давлением,

получение кека с влажностью 15 % и обработка кека в системе сухого способа спекания, вклю-

чающего циклонную подготовку материала и обжиг его в короткой вращающейся печи

В состав печной установки входят следующие основные агрегаты:

– короткая вращающаяся печь

∅ 4×70 м;

– 4 х-ступенчатый блок циклонных теплообменников

∅ 3,6×3,8 м;

– байпас для отвода щелочей (возможно);

– мельница-сушилка;

– кальцинатор (для обогрева IV ступени циклонных теплообменников);

– комбинированный холодильник спека: короткий колосниковый + короткий бара-

банный;

–

блок газоочистки (пылевая камера, циклоны, эл. фильтр, дымосос, дымовая труба).

Необходимые пояснения сводятся к следующему.

тфильтрованная паспортная шихта с влажностью 15 % подается в мельницу-

сушилку, где активно перемешивается и сушится отходящими газами до остаточной влаж-

ности 0,1–0,2 %. Сухая шихта подается на I ступень (по ходу материала) циклонного тепло-

обменника, затем проходит II, III и IV ступени циклонных теплообменников. Подготовка

369

Второй международный конгресс

Цветные металлы

–

2010

, 2-4 сентября, г. Красноярск • Раздел V • Производство глинозема

шихты в циклонных теплообменниках идет в интенсивном режиме взвешенного слоя

до температуре 920–950

С.

Такой температурный режим обеспечивает прохождение основной эндотермиче-

ской реакции разложения известняка:

СаСО

→ СаО + СО

– Q (1)

в условиях, когда микроэвтектики и плавни еще не появляются, поэтому система циклон-

ных теплообменников не зарастает и работает надежно. Для ликвидации «запесочива-

ния» будут предложены эффективные системы встряхивателей в виде специальных пнев-

мопушек, которые в автоматическом режиме через определенные промежутки времени

(~4 час) бьют по корпусу циклонных теплообменников.

Производительность одной технологической линии по полусухому способу за счет

интенсивной подготовки шихты возрастает в 3 раза по сравнению с линией по мокрому

способу, расход топлива за счет уменьшения влажности шихты и снижения температуры

отходящих газов сокращается примерно на 25 %. Химизм процесса спекания нефелино-

известняковой шихты в полусухом варианте не меняется по сравнению с мокрым спосо-

бом. Часть отходящих газов (12–14 % СО

) используется внутри схемы для карбонизации

алюминатных растворов, остальная часть после очистки выбрасывается в атмосферу.

Спек, после холодильников, транспортируют в буферные емкости передела выщелачи-

вания. Объем буферных емкостей должен обеспечивать бесперебойную работу передела

выщелачивания спека при выводе печной установки на текущий ремонт.

Для понимания надежности рекомендаций подчеркнем, что принцип функциониро-

вания сухого способа на кольских нефелиновых концентратах был проверен под руковод-

ством проф. Сизякова В. М. в Японии на установках одного из лидеров «сухой» техноло-

гии – японской компании «Onoda cement».

Исследования проводили на пробе кольского нефелинового концентрата объемом

500 тонн и известняках местных японских месторождений, состав которых был аналоги-

чен пикалевским известнякам.

По результатам испытаний были подготовлены предложения о строительстве голов-

ного образца сухого способа переработки кольских нефелиновых концентратов в составе

ПГК-2, но с началом перестройки проект был остановлен.

Разработки по внедрению полусухого способа производства цемента на основе

шламово-известняковой шихты аналогичны тем, которые приняты для глиноземной тех-

нологии. Здесь следует добавить следующую информацию.

Основные решения по полусухому способу производства нефелинового портландце-

мента в виде технического задания и технологического регламента мы передали в свое

время для конкретных разработок одной из западногерманских фирм. По данным их рас-

четов, расход топлива сокращается с 1100 ккал/кг до 550 ккал/кг клинкера, производи-

тельность одной линии увеличивается в 3 раза.

Несколько слов о риске зарастания теплообменников взвешенного слоя щелочными

возгонами.

В проекте полусухого способа производства глинозема мы имеем небольшой обо-

рот щелочных компонентов, так как щелочной модуль кольского нефелинового концен-

трата равен ~1 и дополнительного ввода свободной щелочи в глиноземную шихту почти

не требуется. Минимальное количество щелочи в шихту попадает с оборотными белыми

шламами обескремнивания. Но здесь для сокращения возврата щелочи можно предусмо-

треть следующие решения:

а) промывка белого шлама I осуществляется на фильтр-прессе вместо барабанных

вакуум-фильтров, влажность при этом сокращается с 30 % (существующая техно-

логия) до 12 %;

б) белый шлам II полностью выводится из оборота и переводится на размол клинке-

ра, при этом марочность цемента повышается на 100 ед.

в)

белый шлам I подвергается обработке известковым молоком и Na

O⋅Al

⋅2SiO

⋅2H

переходит в СаО⋅Аl

⋅2SiO

⋅2H

О.

Жидкая фаза возвращаемых пульп подвергается полной карбонизации с целью ис-

ключения попадания в систему спекания наиболее опасной с позиций образования на-

стылей в циклонных теплообменниках каустической щелочи.

Таким образом, посредством несложных приемов щелочь почти полностью исклю-

чается из оборота глиноземных печных агрегатов.

Мфтериалы Второго Международного Конгресса. Цветные металлы - 2010

Подождите немного. Документ загружается.